JP2010112874A - 加速度検出回路 - Google Patents
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Abstract
【課題】 加速度センサを機器に搭載して機器自体をタッピングしたことを検出する回路において、従来の技術では、タッピングによって起こる振動と、機器を机などに置いた際の振動の区別ができなく、機器を机の上に置い時に誤検知してしまう問題があった。
【解決手段】 加速度センサと、加速度センサの出力をローパスするフィルタリング回路と、フィルタリング回路の出力と任意の値を比較する比較回路と、比較回路の出力の立上がり、立下り、出力停止を検出する検出回路と検出回路の結果によって時間を計測するためのタイマ回路と、検出回路結果によってカウントアップするカウンタ回路と、比較回路の出力のピーク値を保持しておくピークホールド回路と、ピークホールド回路の出力信号を1/2倍する演算回路とを備えた加速度検出回路において、比較回路の比較する任意の値が所定の値と前記演算回路の加算値となる構成とする。
【選択図】 図1
【解決手段】 加速度センサと、加速度センサの出力をローパスするフィルタリング回路と、フィルタリング回路の出力と任意の値を比較する比較回路と、比較回路の出力の立上がり、立下り、出力停止を検出する検出回路と検出回路の結果によって時間を計測するためのタイマ回路と、検出回路結果によってカウントアップするカウンタ回路と、比較回路の出力のピーク値を保持しておくピークホールド回路と、ピークホールド回路の出力信号を1/2倍する演算回路とを備えた加速度検出回路において、比較回路の比較する任意の値が所定の値と前記演算回路の加算値となる構成とする。
【選択図】 図1
Description
本発明は加速度を検出し、その加速度によって機器を操作するなどの電子機器に関する。
従来から、加速度センサを電子機器に搭載して、電子機器を軽く叩いたこと(以後タッピング)による振動の加速度を検出する電子機器が提案されている。
図10は従来の加速度センサを用いたタッピング検出回路の概略構成を示すブロック図である。
図10において、11は機器に与えられた加速度を検出するための加速度センサである。12は加速度センサ11の出力波形のノイズとなる高周波域を遮断するためのローパスフィルタ回路である。13は加速度センサ11の微小な出力信号を除去するのに基準となる閾値を保持している回路である。14は加速度センサ11の出力をローパスフィルタ回路12を通した後の波形と閾値13を比較して閾値以上の波形を出力する比較回路である。15は比較回路14の出力波形が得られたらタッピングを検出するタッピング検出回路である。また、タッピング検出回路ではないが、加速度センサの出力波形の一定の閾値以上の波形を比較回路によって取り出し、その出力波形に基づいて加速度を有効無効を決定するという機器がある。
特開2001−296308号公報
加速度センサを電子機器に搭載して、電子機器自体をタッピングしたことを検出する回路において、従来の技術では、タッピングによって起こる振動を検出する加速度と、電子機器を机などに置いた際に機器に伝わる振動を検出する加速度との区別をすることができなかった。そのために、電子機器を机の上に置いただけでも、タッピングされたと誤検知してしまい電子機器の使用者の意図と別の動作をしてしまうという不都合が生じていた。
上記の問題を解決するために、請求項1記載の発明に係る加速度検出回路では、加速度に応じた検出信号を出力する加速度センサと、前記加速度センサの出力信号の高周波帯域を遮断するフィルタリング回路と、前記フィルタリング回路の出力信号と任意の値を比較する比較回路と、前記比較回路の信号の立ち上がり、立下り、出力停止を検出するエッジ検出回路と、前記エッジ検出回路の結果によって時間を計測するためのタイマ回路と、前記エッジ検出回路結果によってカウントアップするカウンタ回路と、前記比較回路の出力値の最大値、最小値を検出し保持しておくピークホールド回路と、前記ピークホールド回路の出力信号を1/2倍する演算回路とを備え、
前記比較回路の比較する任意の値が所定の値と前記演算回路の加算値となる構成となっていることを特徴とする。
前記比較回路の比較する任意の値が所定の値と前記演算回路の加算値となる構成となっていることを特徴とする。
請求項2記載の発明に係る加速度検出回路では、請求項1記載の加速度検出回路において、前記タイマ回路の出力値と前記カウンタ回路の出力から加速度判定を行うことを特徴とする。
請求項3記載の発明に係る加速度検出回路では、請求項1記載の加速度検出回路において、前記タイマ回路は前記比較回路の出力波形の第1波の時間を計測することを特徴とする。
請求項1の発明に係る加速度検出回路では、検出した第1波の値を第2波以降の検出に利用するので、ノイズ成分となる波形がより多く除去できるという効果が得られる。
請求項2の発明に係る加速度検出回路では、タイマ回路の出力値とカウンタ回路の出力の2値から加速度判定を行うことが可能となるので、加速度判定回路が簡単な回路で構成できるという効果が得られる。
請求項3の発明に係る加速度検出回路では、タイマ回路は比較回路の出力波形の第1波だけの時間を計測するだけなので、回路構成も簡単に構成でき、さらに余計な回路動作をしないので消費電力も押さえることができるという効果が得られる。
次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。
本発明を適用した実施の一形態について、図2、図3に基づいて説明する。
本実施形態におけるデジタルカメラの構成を図2に示す。201は被写体の光学像を撮像素子203に結像させるレンズである。202はシャッター機能を有しレンズ201を通った光量を制御するための絞りを兼ねた絞り・シャッターである。203はレンズ201で結像された被写体光を電気信号として取り込むための撮像素子である。204は撮像素子203より出力される電気信号に含まれるクロック成分を除去するCDS(Coreated Double Sampling)回路である。205はCDS回路204の出力信号を所定の基準電圧にクランプするクランプ回路である。206はクランプ回路205から出力されるクランプ出力の信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するAD変換部である。207はAD変換部206から送られてくるデジタルデータを表示や記録などをするための形式となるように種々の信号処理や変換を行う画像信号処理部である。208はレンズ201や絞り・シャッター202を駆動するための光学系駆動部である。209は撮像素子203、CDS回路204、クランプ回路205やAD変換部206のタイミングや撮像素子203の駆動制御する撮像素子駆動制御部である。210はデジタルカメラ全体の制御及び各種演算を行うシステム制御部である。211はシステム制御部が処理を行う際のワークメモリや画像用の画像メモリなどと使用されるメモリである。212は撮影した画像データや音声データの記録又は読み出しを行うための半導体メモリー等の記録媒体である。213はデジタルカメラのすべてのブロックに電源を供給する電源部である。214はデジタルカメラの電源をオン、オフするためのメインスイッチ、撮影を支持するレリーズスイッチやカメラの設定やを行う際に入力を行うなどの操作部である。操作部214は、デジタルカメラ本体をタッピングしたことを検出して、操作補助する機構も備えている。たとえば、タッピングすることによって、設定画面や表示画面を進めたり戻したりすることができる。215はシステム制御部210から送られてくる表示データを表示するLCDなどの画像表示部である。
次に、本発明本実施形態のデジタルカメラの基本動作を図3のフローチャートを用いて簡単に説明する。デジタルカメラは、操作部214のなかのメインスイッチがオンされると(S301)電源部213は動作を開始し、メイン電源およびコントロール系の電源を供給する。モードが撮影または再生かを判断し(S302)撮影モードであれば撮影シーケンスに入る。再生モードであった場合は再生シーケンスに行き、記録媒体212から画像データを読み込み(S303)、LCDなどの画像表示部への出力のための信号処理を行い、画像を表示する(S304)。その後、操作部214のなかのメインスイッチがオフされるまで画像を表示し、操作部214のなかのメインスイッチがオフされたら(S305)画像の表示を中止し電源をオフする。S302の判断において撮影シーケンスに入った場合は、撮像素子203やCDS回路204やクランプ回路205やAD変換部206や画像信号処理部207など撮像系回路の電源をオンして、ライブ画像を処理するための画素加算モードで撮像系回路を駆動する(S306)。AFレンズのレンズ位置をリセット位置まで駆動し(S307)、システム制御部210の制御により光学系駆動部208からの信号で絞り・シャッター202をまず開放にする。その後(S308)AFシーケンスに入り、撮像素子203を通った信号がCDS回路204やクランプ回路205やAD変換部206や画像信号処理部207など撮像系回路で処理された画像データをシステム制御210に入力しここでAF・AE制御値を演算する(S309)。この演算結果に応じてシステム制御210は、絞り、シャッターを制御する(S310)。操作部214のなかのレリーズスイッチが押されてるかを判別する(S311)。操作部214のなかのレリーズスイッチが押されていない場合には、AF処理シーケンス(S309)にもどる。操作部214のなかのレリーズスイッチが押されている場合には、撮像素子203やCDS回路204やクランプ回路205やAD変換部206や画像信号処理部207など撮像系回路を撮影するための全画素読み出しモードに駆動方法を変更(S312)する。撮影を行い撮影したデータをシステム制御210で処理を行い記録媒体212に記録する(S313)。ライブ画像を処理するための画素加算モードで撮像系回路を駆動しなおして(S314)AF処理シーケンス(S309)にもどる。操作部214のなかのメインスイッチがオフされると、撮像素子203やCDS回路204やクランプ回路205やAD変換部206や画像信号処理部207など撮像系回路の電源をオフし、光学ブロックの各メカは所定の位置に戻りメインの電源を切る。
以下、本発明の操作部の操作補助となっているタッピングの検出についての実施形態の詳細と動作について、図1のブロック図、図4と図5のフローチャートを用いて説明する。
図1において、101は加速度に応じた検出信号を出力する加速度センサである。102は加速度センサ101の出力に接続されており、出力信号の高周波成分を除去するためのローパスフィルタ(LPF)回路である。103は加速度センサ101の出力信号がLPF102を通過した信号と後述する加算回路110の出力値を比較する比較回路である。104は比較回路103の出力信号の立ち上がり波形と立下り波形を検出するエッジ検出回路である。105はエッジ検出回路104と接続されておりエッジ検出回路104から出力されるスタート指示からストップ指示までの時間を測定するタイマ回路である。106はエッジ検出回路104と接続されておりエッジ検出回路104から出力されるカウントアップ指示の回数をカウントするカウンタ回路である。107は比較回路103の出力信号に接続されており、出力信号のプラス方向の最大値、マイナス方向の最大値を検出しその最大値を維持しておくピークホールド回路である。
108はピークホールド回路107に接続されており、ピークホールド回路107の出力値を1/2倍する演算回路である。109は加速度センサ101の出力信号が所定の値以上になった場合に、加速度センサ101の出力信号を有効であるとするための閾値を保持している閾値保持回路である。110はピークホールド回路107で維持されている値を演算回路108で演算された値と閾値保持回路109の値とを加算する加算回路である。111はエッジ検出回路104、タイマ回路105とカウンタ回路106が接続されており、エッジ検出回路104、タイマ回路105とカウンタ回路106の信号を基にタッピングを検出するタッピング検出回路である。
次に図4のフローチャートを用いて、図1の動作説明をする。
加速度のかかる方向によって加速度センサ101の出力波形はプラス方向とマイナス方向に出力値が出力される。わかりやすい加速度センサ101の出力がプラス方向になった場合について説明する。タッピング検出を開始したら、まずは閾値保持回路109に所定の値をセットする(S401)。タイマ回路105、カウンタ回路106とピークホールド回路107の値をリセットする(S402)。比較回路103において、LPF102を通過した加速度センサ101の出力信号と加算回路110の値を比較する(S403)。LPF102を通過した加速度センサ101の出力信号が加算回路110の値より大きくなった時に比較回路103から加速度センサ101の出力信号から閾値保持回路109にセットされている値をマイナスした信号が出力(S404)される。その出力信号によってエッジ検出回路104が立ち上がりエッジを検出する(S405)。エッジ検出回路104がエッジを検出することによってタイマ回路105がスタートして時間を計測し始め(S406)、また、カウンタ回路106の値が1カウントアップされる(S407)。加速度センサ101の出力波形が減少すると同時に比較回路103の出力波形も減少していく。そして、LPF102を通過した加速度センサ101の出力波形が加算回路110の値を下回ると比較回路103の出力が0になりこの時点でエッジ検出回路104はエッジを検出し(S408)、タイマ回路105がストップして時間計測を終了する(S409)。ピークホールド回路107に保持した値を出力し(S410)、演算回路108において1/2倍して(S411)加算回路110に出力する。加算回路110において閾値保持回路109の値と演算回路108を加算して(S412)比較回路103に出力する。比較回路103から波形が出力されエッジ検出できるかを監視しする(S413)。S413において、エッジが検出できた場合には、カウンタ回路106の値を1カウントアップする(S414)。タイマ回路105はストップさせたままで動作させない。加速度センサ101の出力波形が減少すると同時に比較回路103の出力波形も減少していき、LPF102を通過した加速度センサ101の出力波形が加算回路110の値を下回ると比較回路103の出力が0になりこの時点でエッジ検出回路104はエッジを検出する(S415)。S415でエッジを検出したらS413の状態に移行する。S413の状態である一定期間エッジが検出できない場合には、タッピング検出回路111においてタップ検出判定動作(S416)を行う。
次に、タップ検出判定動作について図5のフローチャートを用いて説明する。
カウンタ回路106の出力値が1であるかを確認する(S501)。カウンタ回路106の出力値が1である場合には、次にタイマ回路105の出力値T1が所定の値Tよりも小さいかを確認する(S502)。タイマ回路105の出力値T1が所定の値Tよりも小さい場合にタップされたと判定する(S503)。S501においてカウンタ回路106の出力値が1よりも大きい場合には、タップではないと判定する(S504)。また、S502において、タイマ回路105の出力値T1が所定の値Tよりも大きい場合にもタップではないと判定する(S504)。
次に、例として機器をタッピングされたときに得られる一般的な加速度センサの出力波形である図6について、図6と図7を用いて説明をする。
図6において、601はLPF102を通過した加速度センサ101の出力信号である。602は閾値保持回路109にセットされているプラス方向の閾値である。603は閾値保持回路109にセットされているマイナス方向の閾値である。出力信号601が604の時間t0になると閾値602を超えるので、比較回路103が出力を開始し(S404)エッジ検出回路104がエッジ検出をする(S405)。エッジ検出回路104がエッジ検出することによって、タイマ回路105がスタートして時間を計測し始め(S406)、また、カウンタ回路106の値が1カウントアップされる(S407)。その後、出力波形601は605の最大値Vpeakに達して減衰していき606の時間t1になると閾値602を下回るので、比較回路103の出力が0になりエッジ検出回路104がエッジ検出する(S408)。エッジ検出回路104がエッジ検出することによって、タイマ回路105がストップして時間を計測を終了する(S409)。このとき計測した時間が607のT1となる。ピークホールド回路107は、609のVpを出力し(S410)、演算回路108の出力値がVp×1/2となる(S411)。加算回路110は閾値保持回路109の値である602のVthと演算回路108を加算してVth+Vp×1/2を比較回路103に出力する(S412)。その後の出力信号601はVth+Vp×1/2を超えることはないので、タップ検出判定となる(S416)。図6の場合の比較回路103の出力波形は図7のようになる。カウンタ回路106の値は“1”(S501)となり、タイマ回路105で計測した時間が607のT1を610の所定の値Tと比較して(S502)、T1がTよりも小さいのでタップであると判定される(S503)。このようにして、タップ波形を検出できる。
次に、例として機器を机の上に置いたときに得られる一般的な加速度センサの出力波形である図8について、図8と図9を用いて説明をする。
図8において、801はLPF102を通過した加速度センサ101の出力信号である。802は閾値保持回路109にセットされているマイナス方向の閾値である。803は閾値保持回路109にセットされているプラス方向の閾値である。出力信号801が804の時間t0になると閾値802をマイナス方向に超えるので、比較回路103が出力を開始し(S404)エッジ検出回路104がエッジ検出をする(S405)。エッジ検出回路104がエッジ検出することによって、タイマ回路105がスタートして時間を計測し始め(S406)、また、カウンタ回路106の値が“1”カウントアップされる(S407)。その後、出力波形801は805のマイナス方向の最大値−Vpeakに達して減衰していき806の時間t1になると閾値802を上回るので、比較回路103の出力が“0”になりエッジ検出回路104がエッジ検出する(S408)。エッジ検出回路104がエッジ検出することによって、タイマ回路105がストップして時間を計測を終了する(S409)。このとき計測した時間が807のT1となる。ピークホールド回路107は、812の−Vpを出力し(S410)、演算回路108の出力値が−Vp×1/2となる(S411)。加算回路110は閾値保持回路109の値−Vth802と演算回路108を加算して−Vth−Vp×1/2を比較回路103に出力する(S412)。その後の出力信号801は−Vth−Vp×1/2を808の時間t2で下回り、比較回路103が出力を開始しエッジ検出回路104がエッジ検出をする(S413)。エッジ検出回路104がエッジ検出することによって、カウンタ回路106の値が1カウントアップされる(S414)。809の時間t3で−Vth−Vp×1/2を上回り、比較回路103の出力が“0”になりエッジ検出回路104がエッジ検出する(S414)。さらに、810の時間t4で−Vth−Vp×1/2を下回り、比較回路103が出力を開始しエッジ検出回路104がエッジ検出をする(S413)。エッジ検出回路104がエッジ検出することによって、カウンタ回路106の値が“1”カウントアップされる(S414)。811の時間t5で−Vth−Vp×1/2を上回り、比較回路103の出力が“0”になりエッジ検出回路104がエッジ検出する(S414)。その後、−Vth−Vp×1/2を下回ることはないので、タップ検出判定となる(S416)。図8の場合の比較回路103の出力波形は図9のようになる。カウンタ回路106の値は3(S501)となり、タップでないと判定される(S504)。このように機器を机の上に置いたときの誤検出を防止できる。
次に、例として機器を柔らかい物の上に置いたときに得られる一般的な加速度センサの出力波形である図11について、図11、図12を用いて説明をする。
図11において、1101はLPF102を通過した加速度センサ101の出力信号である。1102は閾値保持回路109にセットされているマイナス方向の閾値である。1103は閾値保持回路109にセットされているプラス方向の閾値である。出力信号1101が1104の時間t0になると閾値1102をマイナス方向に超えるので、比較回路103が出力を開始し(S404)エッジ検出回路104がエッジ検出をする(S405)。エッジ検出回路104がエッジ検出することによって、タイマ回路105がスタートして時間を計測し始め(S406)、また、カウンタ回路106の値が“1”カウントアップされる(S407)。その後、出力波形1101は1105のマイナス方向の最大値−Vpeakに達して減衰していき1106の時間t1になると閾値1102を上回るので、比較回路103の出力が“0”になりエッジ検出回路104がエッジ検出する(S408)。エッジ検出回路104がエッジ検出することによって、タイマ回路105がストップして時間を計測を終了する(S409)。このとき計測した時間が1107のT1となる。ピークホールド回路107は、1108の−Vpを出力し(S410)、演算回路108の出力値が−Vp×1/2となる(S411)。加算回路110は閾値保持回路109の値−Vth1102と演算回路108を加算して−Vth−Vp×1/2を比較回路103に出力する(S412)。その後の出力信号1101は−Vth−Vp×1/2を下回ることはないので、タップ検出判定となる(S416)。図11の場合の比較回路103の出力波形は図12のようになる。カウンタ回路106の値は“1”(S501)となり、タイマ回路105で計測した時間が607のT1を1109の所定の値Tと比較して(S502)、T1がTよりも大きいのでタップでないと判定される(S504)。このように機器を柔らかい物の上に置いたときの誤検出を防止できる。
101 加速度センサ
102 ローパスフィルタ回路
103 比較回路
104 エッジ検出回路
105 タイマ回路
106 カウンタ回路
107 ピークホールド回路
108 1/2倍演算回路
109 閾値保持回路
110 加算回路
111 タップ検出回路
102 ローパスフィルタ回路
103 比較回路
104 エッジ検出回路
105 タイマ回路
106 カウンタ回路
107 ピークホールド回路
108 1/2倍演算回路
109 閾値保持回路
110 加算回路
111 タップ検出回路
Claims (3)
- 加速度に応じた検出信号を出力する加速度センサと、
前記加速度センサの出力信号の高周波帯域を遮断するフィルタリング回路と、
前記フィルタリング回路の出力信号と任意の値を比較する比較回路と、
前記比較回路の信号の立ち上がり、立下り、出力停止を検出するエッジ検出回路と、
前記エッジ検出回路の結果によって時間を計測するためのタイマ回路と、
前記エッジ検出回路結果によってカウントアップするカウンタ回路と、
前記比較回路の出力値の最大値、最小値を検出し保持しておくピークホールド回路と、
前記ピークホールド回路の出力信号を1/2倍する演算回路
とを備えた加速度検出回路において、
前記比較回路の比較する任意の値が所定の値と前記演算回路の加算値となることを特徴とする加速度検出回路。 - 請求項1に記載の加速度検出回路において、前記タイマ回路の出力値と前記カウンタ回路の出力から加速度判定を行うことを特徴とする加速度検出回路。
- 請求項1記載の加速度検出回路において、前記タイマ回路は前記比較回路の出力波形の第1波の時間を計測することを特徴とする加速度検出回路。
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